CN102135415A - 一种基于机器视觉的泡沫铝孔径测量装置及方法 - Google Patents

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李荣泳
孙振忠
何伟锋
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Abstract

本发明涉及一种测量泡沫铝孔径的装置及方法，尤指利用机器视觉测量的一种基于机器视觉的泡沫铝孔径测量装置及方法；本发明所述的装置包括取像工作机、光纤信号传输器和计算机，所述的取像工作机上表面设置有X轴工作台，X轴工作台下设置有Y轴工作台；所述的取像工作机机身一侧设置有立柱，立柱正对工作台一侧上安装有摄像设备；旨在公开一种利用机器视觉来测量泡沫铝或泡沫铝合金的孔径，即通过摄像头直接采集被测量泡沫铝截面孔情况图像后传输到计算机，再利用计算机软件对图像进行精确分析计算得出孔径的大小，方法直观简便，能杜绝因目测带来的误差，使数据更加精确，为研究泡沫铝或泡沫铝合金的孔径及空隙率提供很大的帮助。

Description

一种基于机器视觉的泡沫铝孔径测量装置及方法
技术领域
本发明涉及一种测量泡沫铝孔径的装置及方法，尤指利用机器视觉测量的一种基于机器视觉的泡沫铝孔径测量装置及方法。
背景技术
泡沫铝是一种含有大量孔洞结构的新型复合金属材料，一般孔隙率为40%～98%,具有质轻、较高比强度、阻尼减震、高冲击能量吸收和优异的吸音、隔热、散热、电磁屏蔽等多种物理性能，已在航空、航天、汽车制造、轨道交通等领域得到了应用，在目前众多实际应用当中可知, 泡沫铝合金制品比单纯泡沫铝材料用得更为广泛，因此泡沫铝或铝合金已成为21世纪许多国家竞相研究的热点材料之一；影响泡沫铝整体性能的主要参数体现为泡沫铝孔径和空隙率，故对制备出来的泡沫铝进行孔径测量是考察该泡沫铝整体性能的重要条件，而目前测量泡沫铝孔径的方法一般采用目测对比法，即将待测量泡沫铝切割一平面，将切割的平面的孔进行图像采集，然后将采集的图像中的孔与对比件中预先设定好孔径的孔进行目测对比，将最贴近的对比件中孔径的视为该泡沫铝某孔的孔径，这种目测对比法在使用过程中人为误差较大，且给工作者带来很大的劳动强度。
中国专利200810183187.8和200710038493.8分别公开了一种基于机器视觉的测量装置及方法，但前者只是涉及一种植物茎秆直径的测量装置与方法，通过在设定时间间隔内对植物茎秆图像进行定时采集，利用图像处理算法分析并计算出植物茎秆直径，从而计算出某一时间段内植物茎秆的直径；后者则属于物位测量技术领域，利用随物料料位的高低二不断变化的光圆直径或面积大小来进行料位测量；而本发明是涉及利用机器视觉来测量泡沫铝的孔径，即通过机器视觉直接采集图像后利用计算机计算得出孔径的大小，本方法更新了测量泡沫孔径的目测时代，方法更为直观简便，数据更为精确。
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在公开一种利用机器视觉来测量泡沫铝的孔径，即通过摄像头直接采集被测量件截面孔情况图像后传输到计算机，利用计算机精确分析计算得出孔径的大小，方法直观简便，能杜绝因目测带来的误差，数据更精确，为研究泡沫铝的孔径及空隙率提供很大的帮助。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于机器视觉的泡沫铝孔径测量装置及方法，所述的装置包括取像工作机、光纤信号传输器和计算机，所述的取像工作机、光纤信号传输器和计算机通过图像信号传输电缆依次顺序电性相连；所述的取像工作机上表面设置有X轴工作台，X轴工作台下设置有Y轴工作台；所述的取像工作机机身一侧设置有立柱，立柱正对工作台一侧上安装有摄像设备。
其中，所述的摄像设备由摄像头、光学镜头和LED光源顺序连接安装，工作面正对工作台。
其中， X轴工作台和Y轴工作台通过调节X轴旋钮和Y轴旋钮能分别沿着X轴方向和Y轴方向移动。
一种基于机器视觉的泡沫铝孔径测量装置及方法，所述的方法包括以下步骤：
（1）将被测量件固定安装于Y轴工作台上，打开LDE光源打出单色光照在被测量件上，通过调节光学镜头使摄像头对准被测量件取得较好的焦距，然后通过调节X轴旋钮和Y轴旋钮使摄像头取到被测量件的预定测量点。
（2）调好焦距、距离和光源后，控制摄像头对被测量件的测量面的不同点进行拍摄采集并把采集到的图像记录下来，通过图像信号传输电缆及光纤信号传输器传输至计算机。
（3）计算机内安装有图像处理软件，首先利用中值滤波算法对图像进行去除噪声处理，利用自适应阈算法对图像背景进行分割，然后利用hough算子进行图像的边缘检测，再利用形态学算法对图像进行细化处理，最后利用处理后的图像进行拟合得到各圆的面积S，最后通过公式D=2                                                
Figure 916821DEST_PATH_IMAGE001
计算得出泡沫铝孔径D最终数据。
其中，所述的被测量件可以是泡沫铝，也可以是泡沫铝合金。
本发明的有益效果体现在：公开了一种利用机器视觉来测量泡沫铝的孔径，即通过摄像头直接采集被测量泡沫铝截面孔情况图像后传输到计算机，计算机内安装有图像处理软件，首先利用中值滤波算法对图像进行去除噪声处理，利用自适应阈算法对图像背景进行分割，然后利用hough算子进行图像的边缘检测，再利用形态学算法对图像进行细化处理，最后利用处理后的图像进行拟合得到各圆的面积S，最后通过公式D=2
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
计算得出泡沫铝孔径D最终数据，本发明创造性利用机器视觉将泡沫铝孔的微观变成宏观图像，再利用计算机软件对图像进行精确分析计算得出孔径的大小，方法直观简便，能杜绝因目测带来的误差，数据更加精确，为研究泡沫铝的孔径及空隙率提供很大的帮助。
附图说明
图1 是本发明工作原理流程示意图。
图2 是本发明装置连接示意图。
附图标注说明：1-摄像头；2-光学镜头；3-LED光源；4-X轴旋钮；5-X轴工作台；6-Y轴旋钮；7-Y轴工作台；8-取像工作机；9-立柱；10-图像信号传输电缆；11-光纤信号传输器；12-计算机；13-被测量件。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施方式：
一种基于机器视觉的泡沫铝孔径测量装置及方法，所述的装置包括取像工作机8、光纤信号传输器11和计算机12，所述的取像工作机8、光纤信号传输器11和计算机12通过图像信号传输电缆10依次顺序电性相连；所述的取像工作机8上表面设置有X轴工作台5，X轴工作台5下设置有Y轴工作台7；所述的取像工作机8机身一侧设置有立柱9，立柱9正对工作台一侧上安装有摄像设备；所述的摄像设备由摄像头1、光学镜头2和LED光源3顺序连接安装，工作面正对工作台，摄像头1为高清摄像头1用以拍摄取像，光学镜头2可以调焦，调好适合的焦距就能很好的拍摄到所需要拍摄的图片，LED光源3为圆环状单色光源，为了让被测量件13有更好的亮度与对比度；X轴工作台5和Y轴工作台7通过调节X轴旋钮4和Y轴旋钮6能分别沿着X轴方向和Y轴方向移动。
一种基于机器视觉的泡沫铝孔径测量装置及方法，所述的方法具体操作方式是：首先将被测量件13切割一个截面露出孔结构后固定安装于Y轴工作台7上，打开LDE光源打出圆环状单色光照在被测量件13上，通过调节光学镜头2使摄像头1对准被测量件13取得较好的焦距，然后通过调节X轴旋钮4和Y轴旋钮6使摄像头1取到被测量件13各个需要的测量点；调好焦距、距离和光源后，控制摄像头1对被测量件13的测量面的不同点进行拍摄采集并把采集到的图像记录下来，通过图像信号传输电缆10及光纤信号传输器11传输至计算机12中，计算机12内安装有图像处理软件，首先利用中值滤波算法对图像进行去除噪声处理，利用自适应阈算法对图像背景进行分割，然后利用hough算子进行图像的边缘检测，再利用形态学算法对图像进行细化处理，最后利用处理后的图像进行拟合得到各圆的面积S，最后通过公式D=2
Figure 606559DEST_PATH_IMAGE001
计算得出泡沫铝孔径D最终数据；所述的被测量件可以是泡沫铝，也可以是泡沫铝合金，即利用相同的装置与方法可测量其他泡沫铝合金的孔径。
本发明公开了一种利用机器视觉来测量泡沫铝的孔径，即通过摄像头直接采集被测量泡沫铝截面孔情况图像后传输到计算机，计算机内安装有图像处理软件，首先利用中值滤波算法对图像进行去除噪声处理，利用自适应阈算法对图像背景进行分割，然后利用hough算子进行图像的边缘检测，再利用形态学算法对图像进行细化处理，最后利用处理后的图像进行拟合得到各圆的面积S，最后通过公式D=2
Figure 38809DEST_PATH_IMAGE001
计算得出泡沫铝孔径D最终数据，本发明创造性利用机器视觉将泡沫铝孔的微观变成宏观图像，再利用计算机软件对图像进行精确分析计算得出孔径的大小，方法直观简便，能杜绝因目测带来的误差，使数据更加精确，且能利用在其他的泡沫铝合金测量孔径当中，为研究泡沫铝或泡沫铝合金的孔径及空隙率提供很大的帮助。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种基于机器视觉的泡沫铝孔径测量装置及方法，所述的装置包括取像工作机、光纤信号传输器和计算机，所述的取像工作机、光纤信号传输器和计算机通过图像信号传输电缆依次顺序电性相连；其特征在于：所述的取像工作机上表面设置有X轴工作台，X轴工作台下设置有Y轴工作台；所述的取像工作机机身一侧设置有立柱，立柱正对工作台一侧上安装有摄像设备。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的泡沫铝孔径测量装置及方法，其特征在于：所述的摄像设备由摄像头、光学镜头和LED光源顺序连接安装，工作面正对工作台。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的泡沫铝孔径测量装置及方法，其特征在于： 所述的X轴工作台和Y轴工作台通过调节X轴旋钮和Y轴旋钮能分别沿着X轴方向和Y轴方向移动。
4.一种基于机器视觉的泡沫铝孔径测量装置及方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
（1）将被测量件固定安装于Y轴工作台上，打开LDE光源打出单色光照在被测量件上，通过调节光学镜头使摄像头对准被测量件取得较好的焦距，然后通过调节X轴旋钮和Y轴旋钮使摄像头取到被测量件的预定测量点；
（2）调好焦距、距离和光源后，控制摄像头对被测量件的测量面的不同点进行拍摄采集并把采集到的图像记录下来，通过图像信号传输电缆及光纤信号传输器传输至计算机；
（3）计算机内安装有图像处理软件，首先利用中值滤波算法对图像进行去除噪声处理，利用自适应阈算法对图像背景进行分割，然后利用hough算子进行图像的边缘检测，再利用形态学算法对图像进行细化处理，最后利用处理后的图像进行拟合得到各圆的面积S，最后通过公式D=2                                                
Figure 656301DEST_PATH_IMAGE001
计算得出泡沫铝孔径D最终数据。
5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的泡沫铝孔径测量装置及方法，其特征在于：所述的被测量件可以是泡沫铝，也可以是泡沫铝合金。
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